
C - 170AGF(15CF)在液体 PDMS 内部打印出来的单道丝,高度是 498 微米,宽度是 564 微米,高宽比是 0.88。在液体 PDMS 内部打印的单条丝的高宽比,和在液态基板上方打印的单条丝相比,差别不大,这又一次说明用液态橡胶当作打印基板,能够很好地提高 CSR 的保形性。看看 C - 170AGF(15CF)在液体 PDMS 多道打印的丝条截面图,能发现各丝条之间还是分开的,没有完全搭接好。单条丝截面高度是 588 微米,宽度是 455 微米,高宽比是 1.29。这说明嵌在液体 PDMS 内部打印的丝条,因为高宽比太大,导致这些丝条没办法相互搭接。这可能是因为针头在液体里面移动的时候,针头附近的 PDMS 被挤到一边去了,就挤压到已经打印好的 CSR 丝条,让丝条的高宽比变大了,但是也妨碍了丝与丝之间有效地搭接融合在一起。所以这种嵌入式的打印工艺只适合打印单条的 CSR 丝。

3D 打印工艺的选择,得考虑打印成品的性能和打印效率。这部分主要研究用 CSR 和 PDMS 来制作柔性传感器的分层与嵌入式这两种打印工艺。分层打印呢,就是先打印基板层,再打印功能层,最后打印封装层,这样一层一层地完成打印产品的工艺方法。在这项研究里,基板层和封装层用的材料是没有加导电填料的 PDMS,功能层用的材料是 C - 170AGF(15CF)。先在准备好的刚性基板(PET 薄膜)上打印基板层 PDMS,然后换成 CSR 针筒打印功能层 CSR,接着再换回 PDMS 针筒打印封装层,封装层把 CSR 功能层电路包在里面,最后在露在外面的 CSR 胶条上装上 Cu 电极,这样产品就封装好了。

CSR 在不同基板上打印出来的挤出丝成型情况不一样。在 PET 表面、液态 PDMS 表面和内部打印出来的 C - 170AGF(15CF)单道和多道丝条,保形性差别很大。PET 表面打印的丝条保形性最差,精度低,不适合用来打印器件;液态 PDMS 表面打印的单道丝保形性很好,多道胶层也挺平整;嵌在液态 PDMS 内部打印的单道丝保形性是最好的,但是多道丝之间没办法搭接。柔性传感器按照响应原理,可以分成对压力载荷敏感的电容式传感器和对拉伸载荷敏感的电阻式传感器。不同原理的传感器,它们的结构也完全不一样。